集训1 强化练11 物质能量、能垒反应历程图分析(Word练习)-【精讲精练】2026年高考化学二轮专题辅导与训练

强化练(十一)　物质能量、能垒反应历程图分析 [对应题型集训P205] 1．(2025·四川省巴中市高三模拟)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下，反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．可用红外光谱法鉴别产物X和产物Y B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．从中间体到产物，更有利于生成产物Y D．浓H2SO4在该反应过程中均只作催化剂 解析　产物X和产物Y含有的官能团不完全相同，红外光谱可以检测出有机物中不同的官能团，所以可用红外光谱法鉴别产物X和产物Y，A正确；观察产物结构可知，X是苯环与其他原子团发生加成反应得到的，为苯的加成产物；Y是苯环上的氢原子被硝基取代得到的，为苯的取代产物，B正确；从图中可以看到，中间体到产物Y的活化能小，化学反应速率快，并且产物Y的能量比产物X的能量低，更稳定，两个方面均有利于生成产物Y，C正确；在苯的硝化反应中，浓硫酸一方面作催化剂，加快反应速率；另一方面浓硫酸还作为吸水剂，促使反应向正反应方向进行，D错误。 答案　D 2．在Co＋催化作用下，CO与N2O反应转化为N2和CO2的反应历程和相对能量变化关系如图所示(逸出后物质状态不发生变化，在图中略去)。 下列说法错误的是(　　) A．该反应的ΔH<0 B．生成N2的反应是决速步骤 C.反应历程中存在极性键、非极性键的断裂和形成 D．使用高活性催化剂可以降低反应的最大能垒(活化能) 解析　由反应机理图可知，反应物能量高于产物，故为放热反应，该反应的ΔH<0，A正确；能量越高的反应是决速步骤，故生成N2的反应是决速步骤，B正确；反应历程中不存在非极性键的断裂，存在极性键(C—O)的断裂，存在极性键(C—O)、非极性键(N≡N)的形成，C错误；使用高活性催化剂可以降低反应的最大能垒(活化能)，提高反应速率，D正确。 答案　C 3．(2025·山西省晋中市高三模拟)诺贝尔奖获得者Gerhard Erl研究的合成氨反应吸附解离机理、能量变化(单位为kJ·mol-1)如图所示，下列说法错误的是(　　) A．图示历程包含6个基元反应 B．N2(g)＋H2(g)⥫⥬NH3(g)　ΔH＝－46 kJ·mol-1 C．最大能垒步骤的反应方程式：N(ad)＋3H(ad)===NH(ad)＋2H(ad) D．NH3(ad)―→NH3(g)为物理脱附过程 解析　基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，图示历程中包含2个由气态吸附到催化剂表面的过程和4个表面化学反应过程，因此有4个基元反应，故A错误；如图所示，N2(g)＋H2(g)⥫⥬NH3(g)　ΔH＝－46 kJ·mol-1，故B正确；如图所示，最大能垒的步骤为N(ad)＋3H(ad)===NH(ad)＋2H(ad)，故C正确；NH3(ad)―→NH3(g)为氨气从催化剂表面脱附，是物理过程，故D正确。 答案　A 4．研究发现在Cu/ZnO界面上，甲醇和水重整制氢的部分反应历程如图。下列说法正确的是(　　) A．该部分反应历程总反应的ΔH>0 B．甲醇脱氢过程不全是向外界释放能量 C．第二电离能：铜<锌 D．决速步骤反应为H2COOH*===H2COO*＋H* 解析　由图可知，末态总能量低于始态总能量，故该过程总体上放热，A错误；由图可知CH3O*＋OH*＋2H*―→CH2O*＋OH*＋3H*过程吸热，故甲醇脱氢时不完全是向外界释放能量，B正确；Cu和Zn的价电子排布分别为3d104s1和3d104s2，两者失去1个电子后的价电子排布式为3d10和3d104s1，而3d10全满比4s1半满更稳定，故第二电离能：铜>锌，C错误；活化能最大的为决速步，由图可知H2COOH*===H2COO*＋H*活化能不是最大的，故不是决速步，D错误。 答案　B 5．(2025·安徽省安庆市高三模拟)中国原子能科学研究院利用电导率仪在线监测了BF3制备H3BO3的反应历程，并能判定反应的终点。下列说法错误的是(　　) A．过渡态1比过渡态2稳定 B．可能有HBF4副产物生成 C．该历程分三步进行，总反应的决速步是第三步 D．升高温度，平衡时减小 解析　过渡态1的能量低于过渡态2，故过渡态1比过渡态2稳定，A正确；HF和BF3有可能继续反应生成HBF4副产物，B正确；该历程分三步进行，第三步的活化能最大，故总反应的决速步是第三步，C正确；升高温度，第一步反应是吸热反应，平衡向正向发生移动，第二步反应是放热反应，平衡向逆向发生移动，平衡时增大，D错误。 答案　D 6．(2025·广东省湛江市高三第一次调研考试)反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是(　　) A．进程Ⅰ升高温度，逆反应速率增大，正反应速率降低 B．生成相同物质的量的P，进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同 C．反应进程Ⅲ生成P的速率大于反应进程Ⅱ D．进程Ⅳ可以说明催化剂可以改变反应产物 解析　升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；进程Ⅱ使用了催化剂X，降低了反应的活化能，但不改变反应热，S转化为P为放热反应，对于进程Ⅰ、Ⅱ，生成等量的P所放出的热量相同，B正确；反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能，则反应速率：反应Ⅱ>反应Ⅲ，C错误；在进程Ⅳ中最终生成Q，改变了反应的产物，即S＋Z―→Q，Z不属于催化剂，D错误。 答案　B 7．一定条件下，CH4合成CH3OH的反应历程如图所示。已知相同条件下，直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢(说明：过渡态中“—”表示化学键未完全断裂或形成)。下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH＝(a－e)kJ·mol-1 B．CHT3发生上述反应，生成的氚代甲醇有3种 C．升高温度，正反应速率的增大程度小于逆反应速率的增大程度 D．CH2T2发生上述反应，相同时间氚代甲醇的产量：CHT2OH<CH2TOT 解析　反应：CH4＋FeO＋⥫⥬CH3OH＋Fe＋的ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(e－a)kJ·mol-1，A错误；CHT3发生上述反应，生成的氚代甲醇有CT3OH、CHT2OT两种，B错误；由图可知该反应放热，升高温度平衡逆向移动，即正反应速率的增大程度小于逆反应速率的增大程度，C正确；转化为过程中，若用CH2T2代替CH4，由于H—C键比T—C键更易断开，导致生成更快，相同时间氚代甲醇的产量：CHT2OH>CH2TOT，D错误。 答案　C 8．研究氨及其合成工艺在工、农业上有着重要意义，下图为使用铁催化剂和未使用催化剂合成氨反应历程的一部分，下列说法错误的是(　　) A.该反应历程包含6个基元反应 B．上图反应历程中，实线表示使用了铁催化剂 C．该历程中的决速反应为N＋3H2===2N*＋3H2 D．该反应为放热反应，升温会使化学平衡逆向移动 解析　图中每个过渡态都是一个基元反应，图中共有4个过渡态，则图中基元反应有4个，故A错误；催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应物和生成物的总能量，所以曲线中表示使用了铁催化剂的线是实线，故B正确；控速反应是活化能最大的反应，从图中可以看出，反应历程中，第一个过渡态发生的反应为N＋3H2===2N*＋3H2，其活化能最大，即决速反应为N＋3H2===2N*＋3H2，故C正确；工业合成氨采用铁催化剂，其正反应为放热反应，温度降低平衡正向移动，温度升高平衡逆向移动，故D正确。 答案　A 9．在催化剂作用下，CH3OH制氢历程如图所示(TS代表过渡态，*代表物种吸附在催化剂表面)，速率方程式为v＝kc(CH3OH)(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。下列叙述错误的是(　　) A．甲醇分解制氢分5步反应进行，其中反应③和④的正反应是焓减反应 B．控速反应方程式为CH3O*＋H*===CH2O*＋2H* C．制氢总反应为CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋91.5 kJ·mol-1，正反应是熵增反应 D．升高温度，平衡常数(K)、速率常数(k)都会增大 解析　由图可知，反应③和④是放热过程，正反应是焓减反应，A正确；反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于慢反应，由图可知，反应⑤的活化能最大，控速反应方程式为4H*===2H2(g)，B错误；由图可知，甲醇的分解反应是反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋91.5 kJ·mol-1，正反应是熵增反应，C正确；反应为吸热反应，升高温度，平衡常数(K)增大，速率常数(k)只与温度、催化剂有关，温度升高会增大，D正确。 答案　B 10．(2025·黄山市高三检测)已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．NaOH醇溶液中OH－与乙醇分子间形成了氢键 B．C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH－进攻的原子不同 C．溶剂不同时，C2H5Br与OH－反应的选择性可能不同 D．NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利 解析　从反应历程图能看到，OH－中的氧与乙醇分子中的氢存在相互作用，符合氢键形成特征，所以NaOH醇溶液中OH－与乙醇分子间形成了氢键，A正确；取代反应里，OH－进攻与Br原子相连的碳原子；消去反应里，OH－进攻与Br原子相连碳原子的邻位碳原子上的氢原子，进攻原子不同，B正确；溶剂不同，对反应体系中分子间作用力、反应物和过渡态稳定性等影响不同，会改变反应活化能等，进而使C2H5Br与OH－反应的选择性改变，C正确；由图可知，取代反应产物能量比消去反应产物能量低，能量越低越稳定，说明在NaOH醇溶液中C2H5Br发生取代反应在热力学上更有利，并非消去反应，D错误。 答案　D 11．CO2被N(C2H5)3捕获后，直接在纳米金催化剂表面加氢合成HCOOH，其反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注，TS为过渡态。下列说法错误的是(　　) A．N(C2H5)3的碱性强于NH3 B．该历程中决速步骤的方程式是CO＋H*===HCO C．纳米金催化剂降低了反应所需的活化能但不改变反应路径 D．在纳米金催化剂表面上发生了极性键和非极性键的断裂 解析　—CH2CH3为推电子基团，使N的电子云密度增大，碱性增强，因此N(C2H5)3的碱性强于NH3，故A说法正确；活化能越高，反应速率越慢，根据历程可知，决速步骤方程式为CO＋H*===HCO，故B说法正确；使用催化剂可以降低反应活化能，可以改变反应途径，故C说法错误；根据图像可知，氢气在催化剂表面，断裂成氢原子，在催化剂表面，碳和氮之间的极性共价键断裂，故D说法正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $